Уран на завтрак и обед: в старой советской шахте обнаружены загадочные бактерии
В подземных водах, затопивших одну из крупнейших в мире урановых шахт Шлема-Альберода на востоке Германии, ученые открыли нечто неожиданное. Там, где концентрация радиоактивного металла смертельна для большинства форм жизни, процветает целая экосистема микробов. И эти микроорганизмы не просто выживают в ядовитой среде: они «пожирают» уран, преобразуя его в стабильное химическое вещество. Но как именно бактериям удается обезвреживать смертельно опасный элемент и может ли это открытие помочь очистить ядерные загрязнения по всему миру?
Шахта Шлема-Альберода, принадлежавшая компании Wismut GmbH, на протяжении десятилетий была сердцем уранодобывающей промышленности ГДР. После объединения Германии в 1990 году объект был закрыт, но на этом история его закончилась. Затопленная грунтовыми водами, шахта превратилась в гигантский подземный резервуар, наполненный растворенным ураном. Сегодня там ведутся дорогостоящие и трудоемкие работы по рекультивации, требующие постоянной откачки воды.

Шахта 371 в Хартенштейне (Рудные горы), бывшая главная шахта Wismut GmbH
Необработанный уран чрезвычайно радиоактивен. Его попадание в организм, например, с загрязненной питьевой водой, способно причинит серьезный вред здоровью человека и животных. Однако, как выяснили микробиологи и экологи из Центра имени Гельмгольца (Германия) и университета Гранады (Испания), некоторые организмы нашли способ существовать в этой смертоносной среде.
Вода в шахте оказалась домом для целого сообщества микробов, которые не только не погибают под воздействием радиации, но и интенсивно… перерабатывают уран. Именно эта особенность привлекла внимание исследователей.
Ученые решили смоделировать условия, максимально приближенные к тем, в каких живут загадочные микроорганизмы. Для этого научный коллектив взял воду в очистных сооружениях шахты Шлема-Альберода. Затем в лаборатории была организована бескислородная среда: именно в такой на глубине около двух километров живут эти бактерии.
Чтобы проверить свою гипотезу, команда ученых добавила в шахтную воду с бактериями глицерин. Этот источник углерода должен был стать микробов питательной средой. Надо сказать, что результат не заставил себя долго ждать. Уже на первый день инкубации вода в пробирках приобрела характерный желтый оттенок. Но самое интересное произошло спустя 130 дней: на дне емкостей образовался черный осадок, а вода над ним стала кристально прозрачной.

Образование различных наночастиц в клеточных мембранах бактерий из шахтных вод
Исследование выявило: микробы использовали глицерин как топливо, запустив необычный химический процесс. Они преобразовали растворенный в воде уран в пятивалентное соединение. В естественных условиях этот тяжелый металл обычно представлен в валентностях 4 или 6. Пятивалентный уран — крайне редкое и нестабильное вещество, существующее лишь доли секунды.
Но, «попав в руки» микроорганизмов, нестабильный пятивалентный уран вступил в реакцию с железом и кислородом и образовал прочное соединение FeU(V)O4. Ученым это вещество было известно, но они и представить не могли, что оно может формироваться в природе, да еще и при непосредственном участии бактерий.
Снимки, сделанные с помощью микроскопа, показали, что наночастицы урана скапливаются прямо на клеточных мембранах бактерий. Микробы не просто абсорбируют токсичный элемент: они интегрируют его в свои клеточные стенки, превращая подвижный и опасный уран в неподвижное минеральное соединение.
Итак, спустя 130 дней эксперимента в образцах воды осталось лишь около 5% от первоначального количества растворенного урана. Остальные 95% металла оказались связаны в стабильные минералы, которые больше не представляют угрозы для окружающей среды.
Открытие имеет далеко идущие последствия. Загрязнение радиоактивным ураном — это глобальная проблема. В США, Индии, Канаде, Франции, Южной Африке и Австралии содержание этого металла в поверхностных и грунтовых водах регулярно превышает допустимую норму в 0,03 миллиграмма на литр. Традиционные методы очистки воды дороги и часто приводят к образованию вторичных отходов. А потом тот же токсичный шлам тоже надо как-то утилизировать.

Вода в начале эксперимента и через 130 дней. На дно выпало ураносодержащее вещество
Биоремедиация — это способ, когда для очистки воды или почвы в дело идут бактерии, грибы или растения. Учёные уже 30 лет присматриваются к этому способу, так как он может здорово сэкономить деньги. На практике метод уже проверили: с его помощью удалось сильно уменьшить количество урана в воде, и при этом не появилось никакой новой опасной «химии».
Теперь ученые знают, как бактерии могут «успокоить» опасный уран. И хотя это только первый эксперимент, исследователи уверены, что новый метод применим и к другим грязным водам по всему миру. Бактерии из старой советской шахты могут стать неожиданными союзниками в борьбе с ядерным загрязнением планеты.
Наследие холодной войны
Шахта Шлема-Альберода, принадлежавшая компании Wismut GmbH, на протяжении десятилетий была сердцем уранодобывающей промышленности ГДР. После объединения Германии в 1990 году объект был закрыт, но на этом история его закончилась. Затопленная грунтовыми водами, шахта превратилась в гигантский подземный резервуар, наполненный растворенным ураном. Сегодня там ведутся дорогостоящие и трудоемкие работы по рекультивации, требующие постоянной откачки воды.

Шахта 371 в Хартенштейне (Рудные горы), бывшая главная шахта Wismut GmbH
Необработанный уран чрезвычайно радиоактивен. Его попадание в организм, например, с загрязненной питьевой водой, способно причинит серьезный вред здоровью человека и животных. Однако, как выяснили микробиологи и экологи из Центра имени Гельмгольца (Германия) и университета Гранады (Испания), некоторые организмы нашли способ существовать в этой смертоносной среде.
Вода в шахте оказалась домом для целого сообщества микробов, которые не только не погибают под воздействием радиации, но и интенсивно… перерабатывают уран. Именно эта особенность привлекла внимание исследователей.
Ученые решили смоделировать условия, максимально приближенные к тем, в каких живут загадочные микроорганизмы. Для этого научный коллектив взял воду в очистных сооружениях шахты Шлема-Альберода. Затем в лаборатории была организована бескислородная среда: именно в такой на глубине около двух километров живут эти бактерии.
Алхимия на дне пробирки
Чтобы проверить свою гипотезу, команда ученых добавила в шахтную воду с бактериями глицерин. Этот источник углерода должен был стать микробов питательной средой. Надо сказать, что результат не заставил себя долго ждать. Уже на первый день инкубации вода в пробирках приобрела характерный желтый оттенок. Но самое интересное произошло спустя 130 дней: на дне емкостей образовался черный осадок, а вода над ним стала кристально прозрачной.

Образование различных наночастиц в клеточных мембранах бактерий из шахтных вод
Исследование выявило: микробы использовали глицерин как топливо, запустив необычный химический процесс. Они преобразовали растворенный в воде уран в пятивалентное соединение. В естественных условиях этот тяжелый металл обычно представлен в валентностях 4 или 6. Пятивалентный уран — крайне редкое и нестабильное вещество, существующее лишь доли секунды.
Но, «попав в руки» микроорганизмов, нестабильный пятивалентный уран вступил в реакцию с железом и кислородом и образовал прочное соединение FeU(V)O4. Ученым это вещество было известно, но они и представить не могли, что оно может формироваться в природе, да еще и при непосредственном участии бактерий.
Снимки, сделанные с помощью микроскопа, показали, что наночастицы урана скапливаются прямо на клеточных мембранах бактерий. Микробы не просто абсорбируют токсичный элемент: они интегрируют его в свои клеточные стенки, превращая подвижный и опасный уран в неподвижное минеральное соединение.
Новый метод для всего мира
Итак, спустя 130 дней эксперимента в образцах воды осталось лишь около 5% от первоначального количества растворенного урана. Остальные 95% металла оказались связаны в стабильные минералы, которые больше не представляют угрозы для окружающей среды.
Открытие имеет далеко идущие последствия. Загрязнение радиоактивным ураном — это глобальная проблема. В США, Индии, Канаде, Франции, Южной Африке и Австралии содержание этого металла в поверхностных и грунтовых водах регулярно превышает допустимую норму в 0,03 миллиграмма на литр. Традиционные методы очистки воды дороги и часто приводят к образованию вторичных отходов. А потом тот же токсичный шлам тоже надо как-то утилизировать.

Вода в начале эксперимента и через 130 дней. На дно выпало ураносодержащее вещество
Биоремедиация — это способ, когда для очистки воды или почвы в дело идут бактерии, грибы или растения. Учёные уже 30 лет присматриваются к этому способу, так как он может здорово сэкономить деньги. На практике метод уже проверили: с его помощью удалось сильно уменьшить количество урана в воде, и при этом не появилось никакой новой опасной «химии».
Теперь ученые знают, как бактерии могут «успокоить» опасный уран. И хотя это только первый эксперимент, исследователи уверены, что новый метод применим и к другим грязным водам по всему миру. Бактерии из старой советской шахты могут стать неожиданными союзниками в борьбе с ядерным загрязнением планеты.
- Ольга Смольникова
- sciencealert.com, wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Где искать миллионы индейцев, погибших от оспы: новая теория может шокировать
Ученые доказали: могилы не пропали, их никто даже не копал. Но почему так произошло?...
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Личность пророка Моисея, возможно, раскрыта: следы ведут к легендарной царице Египта
По словам историков, новое исследование собрало максимальное количество возможных доказательств...
Маяки на «космических батарейках»: почему советское наследие оказалось очень опасным?
Когда-то отечественные инженеры отлично справились со своей задачей, но за все в этой жизни нужно платить...
Марсианский детектив: аппарат разбил лазером камни на Красной планете и нашел внутри драгоценности
Почему ученые назвали это открытие огромным прорывом в планетологии?...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
Разрушен миф о глупой птице-великане: что нашли ученые в черепе додо с Маврикия?
Сейчас наука считает: нелетающий голубь весом 15 килограмм был незаслуженно оболган. На самом деле, он был совсем другим...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...